книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

Таблица 31

Коэффициент использования металла при изготовлении фасонных деталей

Седло клапана:

зуется в основном деформацией осаживания их в комбинации с выдавливанием (прямым и обратным).

По данным НИИХИММАШа точность поковок, полученных в

туры преимущественно высоких давлений) в отраслях машиностро­ ения химического, кислородного, продовольственного, противопо­ жарного и арматуростроения — в настоящее время еще во многих случаях изготовляют непосредственной обточкой прутка; на неко­ торых заводах внедрена штамповка этих деталей в обычных штампах облойного типа, и лишь за последнее время начинается применение более совершенного процесса штамповки в закрытых штампах. Наибольший коэффициент использования металла, а со­ ответственно и наибольшая результирующая точность поковок по­ лучается при изготовлении указанных поковок точной штамповкой

в закрытых штампах (табл. 31).

Дальнейшее усовершенствование процессов объемной штампов­ ки должно базироваться на двух основных направлениях:

221

ГЛАВА IV

ИЗГОТОВЛЕНИЕ поковок ПОВЫШЕННОЙ точности СПОСОБОМ ВЫДАВЛИВАНИЯ

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА

Сущность процесса выдавливания состоит в том, что холодная

или нагретая металлическая заготовка, будучи помещена в гнездо штампа, продавливается пуансоном через отверстие между матри-

Фиг. 133. Шесть примеров холодного выдавливания точных деталей:

1 — угол штампа; 2 — нижний пуансон; 3 — выталкиватель.

цей и пуансоном или через очковое отверстие внизу гнезда матрицы.

В первом случае образуются пустотелые поковки и во втором слу­ чае поковки с отростками.

При горячей штамповке на молотах, кривошипных прессах, го­ ризонтально-ковочных машинах и фрикционных прессах нередко

223

деформирование металла протекает с элементами выдавливания. Последнее имеет место особенно при штамповке поковок с отрост­

ками, тонкими ребрами, чашеобразных и др.

На фиг. 133 показаны шесть различных случаев процесса выдав­ ливания металла с образованием фасонных поковок. В левом углу (сверху) каждого эскиза показаны заготовки: сплошная, цилинд­ рическая, прошитая и чашеобразная. Операции а, б, г, относятся к прямому выдавливанию, когда течение металла и ход пуансона

имеют одно направление; операции в, е относятся к обратному вы­ давливанию, когда направления течения металла и хода ползуна

Фиг. 134. Схема течения металла в процессе обратного выдавливания.

противоположны; операция д (а также возможен вариант для опе­ рации е) относится к комбинированному выдавливанию, когда одновременно имеет место прямое и обратное выдавливание. Рас­

смотрим схему процесса обратного выдавливания, показанную на фиг. 134, применительно к случаю, указанному на фиг. 133, в. Под давлением пуансона металл заполняет дно матрицы штампа (поло­ жение I). Под контактной рабочей поверхностью пуансона обра­

зуется зона затрудненной деформации, в виде конуса скольжения

«1, что в свою очередь вызовет образование обратного конуса Кг со стороны опорной контактной поверхности дна матрицы. По мере опускания пуансона сближающиеся встречные конусы скольжения будут способствовать радиальному течению металла (см. стрел­ ки е) до полного заполнения им полости матрицы под пуансоном. В следующий момент опускания ползуна давление р увеличивает­ ся, радиальное течение металла прекращается и металл потечет в сторону наименьшего сопротивления, т. е. вверх, в открытую коль­

цевую полость между пуансоном и стенками матрицы (см. положе­ ние II, стрелки в). Процесс выдавливания будет протекать до тех пор, пока пуансон не опустится до определенной глубины на рас­ стоянии h от дна штампа, где встретит резко возрастающее сопро­ тивление, обусловленное охлаждением металла и большим углом

224

Таблица 32

Параметры и размерная точность фасонных деталей, изготовляемых

Таблица 33

Размерная точность полых алюминиевых деталей, изготовляемых выдавливанием

конуса зоны затрудненной деформации (положение III). Дальней­ шее выдавливание возможно лишь при очень больших усилиях пресса и с ограниченной деформацией, не представляющей прак­ тического интереса. Величина перемычки h различна для различ­ ных профилей головки пуансона, выбираемых в зависимости от конфигурации дна выдавливаемой поковки.

Рабочими напряжениями, возникающими в штампе в процессе

выдавливания, является комплексное сочетание напряжений сжа­ тия, растяжения и среза. Процесс холодного выдавливания харак-

теризуется упрочнением металла, причем прочностные характерис­ тики увеличиваются в 2—3 раза. В ряде случаев это дает возмож­ ность переходить с легированных сталей на малолегированные и на углеродистые.

Основным преимуществом способа выдавливания является воз­ можность получения поковок с высокой размерной точностью и производительностью. В табл. 32 приведены точности, достигаемые

при выдавливании цветных металлов и сплавов [42], а в табл. 33 — данные фирмы «Алкоа» (США) о полученной точности при выдав­ ливании полых деталей из алюминия и его сплавов.

По данным Т. Л. Паттона, при выдавливании полых деталей из магниевых сплавов допуск на толщину дна обычно бывает ±0,125 мм, а на внутренний и наружный диаметры деталей в пре­

делах ±2 мк на 1 мм диаметра. Допуск на толщину стенки пусто­ телой детали D=76 мм из магниевых сплавов составляет:

Размерная точность стальных выдавливаемых поковок опреде­

ляется следующими допусками на толщину стенки пустотелой по­ ковки:

Наряду с размерной точностью и чистотой поверхности при про­

цессе выдавливания обеспечивается: экономия металла и времени изготовления вследствие малого числа операций, незначительных кузнечных отходов и резкого уменьшения отходов при механиче­ ской обработке; возможность полной автоматизации процесса; уве­

личение прочности деталей, позволяющее применять более деше­ вые сорта металла; получение размерной точности деталей из цвет­ ных металлов и сплавов, одинаковой с точностью, полученной спо­ собом литья под давлением, что обеспечивает уменьшение затрат на оснастку; получение направленности макроструктуры без пере­ резания волокон, что дает возможность подвергать такие детали более высоким эксплуатационным нагрузкам; уменьшение требуе­

мых производственных площадей.

С каждым годом расширяется область применения выдавлива­ ния для изготовления точных фасонных поковок в различных от­ раслях машиностроения и приборостроения. Можно назвать следу­ ющие типы деталей, которые целесообразно изготовлять способом выдавливания: тюбики, корпуса полюсов, корпуса конденсаторов,,

экраны для радиоламп, цоколи, подстроечные конденсаторы, обо­ лочки для электронагревательных приборов, трубки для водяного охлаждения, фильтры опреснителей, клапаны, стаканы детонато-

226

Фиг. 135. Конструктивные формы стальных фасонных деталей, получа­ емые холодным выдавливанием:

А — сплошные: а — с головками различно й формы; б — с хвостами; в — комбинация слу­ чаев с и б; Б — пустотелые: а — со штампованным, чеканенным или вырубленным дном; б — со ступенями по наружному диаметру с дном и без дна; в—комбинация случаев а и б.

ров, баллистические колпаки, соединительные кольца, установоч­ ные колпаки, стопоры, гильзы равностенные, поршни двигателей внутреннего сгорания, кронштейны, фланцы, поворотные кулаки, ступицы, турбинные лопатки, наконечники шприца, упоры, подпят­ ники, чашки каретки велосипеда, шайбы, гайки велосипеда, порш­ ни колесного цилиндра, тормоза, гайки колпачковые штуцеров, за­

глушки ротора балансировочного и другие.

На фиг. 135 приведены конструктивные формы стальных фасон­ ных поковок, получаемых выдавливанием, а в табл. 34 — класси­ фикация стальных поковок, изготовляемых горячим выдавлива­

нием, предложенная А. В. Ребельским.

Для выдавливания применяются стали:

максимальное возрастание предела текучести при наименьшем по­ нижении пластичности (относительного удлинения). Выдавливание стали с содержанием 0,20% С требует применения больших удель­ ных усилий пресса, но при этом достигается большое увеличение

предела текучести с сохранением хорошей пластичности. Сталь с

содержанием 0,40% С поддается выдавливанию сравнительно лег­ ко, т. е. аналогично со сталью с более низким содержанием угле­ рода.

Наличие в сталях углерода, марганца, кремния, молибдена уве­ личивает потребное для выдавливания удельное усилие. Если с повышением содержания углерода повышается прочность и пони­

жается пластичность, то по-

цинковые сплавы типа латуней Л62, Л68.

По данным Л. В. Прозорова [29], горячему прессованию через очко поддаются стали марок 30ХГСА и Х18Н9Т. За последнее

228

Таблица 34

Классификация стальных поковок, которые могут быть получены горячим выдавливанием

(предложено А. В. Ребельским)

Поковки с утолщением простой формы и с односторонним стержнем посто­ янного сечения

г

-Е+)— — ]

Поковки с утолщением конической или шарообразной формы и поковки с двухсторонним стержнем (выступы расположены с обеих сторон утолще­ ния)

>Ы

Поковки с утолщением сложной формы, получаемой штамповкой в направлении

оси поковки

229

230